(57)【要約】  本発明は、被処理水の濾過方法であって、膜ユニットを用いて被処理水を濾過処理しながら、散気ユニットから空気を噴出させることを含み、前記濾過処理が、間欠的な濾過処理であり、前記膜ユニットが、分離膜モジュールを２枚以上備えるものであり、前記分離膜モジュールが、平板状で膜面が鉛直方向に沿ったものであり、前記散気ユニットが、前記膜ユニットの下方に２つ以上配置したものであり、前記散気ユニットとして、１本以上の散気管を有するものを用い、  前記散気ユニットからの空気噴出では、一定の散気時間ｔ１毎に、空気を噴出させる散気ユニットを切り換えて、いずれか１つの散気ユニットのみから空気を噴出させ、かつ、前記散気時間ｔ１を９０秒以上、３００秒以下にする、被処理水の濾過方法に関する。
2011114897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水の濾過方法であって、
膜ユニットを用いて被処理水を濾過処理しながら、散気ユニットから空気を噴出させることを含み、
前記濾過処理が、間欠的な濾過処理であり、
前記膜ユニットが、分離膜モジュールを２枚以上備えるものであり、
前記分離膜モジュールが、平板状で膜面が鉛直方向に沿ったものであり、
前記散気ユニットが、前記膜ユニットの下方に２つ以上配置したものであり、
前記散気ユニットとして、１本以上の散気管を有するものを用い、  前記散気ユニットからの空気噴出では、一定の散気時間ｔ１毎に、空気を噴出させる散気ユニットを切り換えて、いずれか１つの散気ユニットのみから空気を噴出させ、かつ、前記散気時間ｔ１を９０秒以上、３００秒以下にする、被処理水の濾過方法。
【請求項２】
前記の各散気管は、それぞれ直線状で、隣接する散気管に対して間隙が生じるように平行に且つ水平に配置され、前記間隙の少なくとも１つの直上に前記分離膜モジュールが配置され、互いに隣接する散気管は各々異なる散気ユニットを構成するものである、請求項１に記載の被処理水の濾過方法。
【請求項３】
前記散気時間ｔ１が下記式を満たすものであり、濾過停止から濾過開始までの間に散気ユニットを切り換える、請求項１または２に記載の被処理水の濾過方法。
ｔ１＝（濾過時間ｔ２＋濾過停止時間ｔ３）／ｎａ
（式中、ｎａは２以上の偶数であり；濾過時間ｔ２とは、濾過開始から濾過停止までの時間を意味し；濾過停止時間ｔ３とは、濾過停止から再び濾過を開始するまでの時間を意味する。）
【請求項４】
前記散気時間ｔ１が下記式を満たすものである、請求項１または２に記載の被処理水の濾過方法。
ｔ１＝（濾過時間ｔ２＋濾過停止時間ｔ３）／ｎｂ
（式中、ｎｂは３以上の奇数であり；濾過時間ｔ２とは、濾過開始から濾過停止までの時間を意味し；濾過停止時間ｔ３とは、濾過停止から再び濾過を開始するまでの時間を意味する。）
【請求項５】
前記散気の１サイクル（ここで、散気の１サイクルとは、各散気ユニットにおける前記散気管からの散気開始から、散気停止後に再び散気を開始するまでの時間を意味する。）をそれぞれ１８０秒以上、６００秒以下とする、請求項１〜４いずれか一項に記載の被処理水の濾過方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分離膜モジュールを備える膜ユニットを用いた被処理水の濾過方法に関する。
本願は、２０１０年３月１５日に、日本に出願された特願２０１０−０５７９０６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
有機性の汚水の処理においては、汚水を活性汚泥により生物処理した後、固液分離する方法が広く行われている。その際の固液分離する方法としては、沈降槽中で自然沈降させる方法、膜分離する方法が知られている。
膜分離においては、濾過時間が長くなるにつれて膜表面に被処理水中に含まれる固形分等が蓄積して、濾過差圧が次第に高くなる。そのため、通常は、膜の下方から散気させて膜表面を気液混合流で洗浄している。しかし、膜表面洗浄に要する空気量は多量であり、汚水処理におけるランニングコストを増大させる要因となっていた。
そこで、膜表面洗浄に要する空気量を削減させる方法として、特許文献１では、膜洗浄における散気を、継続時間１２０秒以下の繰り返し周期で、高流量と、この高流量の２分の１以下の流量の低流量との間で切り換える方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６４５８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、被処理水が活性汚泥を含む場合には、活性汚泥濃度の濃度が高いことが多いため、特許文献１に記載の方法では、高頻度（例えば、１０秒以下の間隔）で高流量の散気と低流量の散気とを切り換えて、膜表面の汚泥の蓄積を防止する必要がある。ところが、高頻度で空気流量を切り換えるためには、高頻度で散気用ブロワの起動と停止を繰り返したり、流路変更のためのバルブを切り換えたりしなければならない。一般に、ブロワは起動時に電力消費量が多くなるため、高頻度で起動・停止を繰り返すと、膜分離全体における電力消費量の増大を招くことになる。また、ブロワの起動および停止やバルブ切り換えを高頻度で繰り返すと、ブロワおよびバルブの損傷を早める原因となる。特に、引用文献１に記載の方法では、１０秒〜６０秒単位で頻繁に切替を行っていることから、バルブの切替耐久限度を約１００万回と見積もった場合だと、わずか数か月程度でバルブの耐久限度に達してしまう恐れがある。さらに、高頻度で高流量と低流量とを切り換えると、膜が激しく揺動してしまい、膜損傷のおそれも生じる。そのため、ブロワの起動および停止やバルブ切り換えの頻度が少なくても、膜の洗浄性に優れる濾過方法が求められていた。
そこで、本発明は、空気使用量を削減できる上、ブロワの起動・停止やバルブ切り換えの頻度を少なくしても膜を充分に洗浄できる被処理水の濾過方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下の態様を包含する。
［１］被処理水の濾過方法であって、膜ユニットを用いて被処理水を濾過処理しながら、散気ユニットから空気を噴出させること（以下、空気を噴出させることを単に「散気」という場合がある。）を含み、  前記濾過処理を、間欠的な濾過処理とし、
前記膜ユニットが、分離膜モジュールを２枚以上備えるものであり、
前記分離膜モジュールが、平板状で膜面が鉛直方向に沿ったものであり、
前記散気ユニットが、前記膜ユニットの下方に２つ以上配置したものであり、
前記散気ユニットとして、１本以上の散気管を有するものを用い、  前記散気ユニットからの空気噴出では、一定の散気時間ｔ１毎に、空気を噴出させる散気ユニットを切り換えて、いずれか１つの散気ユニットのみから空気を噴出させ、かつ、前記散気時間ｔ１を９０秒以上、３００秒以下にする、被処理水の濾過方法。
［２］前記の各散気管は、それぞれ直線状で、隣接する散気管に対して間隙が生じるように平行に且つ水平に配置され、前記間隙の少なくとも１つの直上に前記分離膜モジュールが配置され、互いに隣接する散気管は各々異なる散気ユニットを構成するものである、［１］に記載の被処理水の濾過方法。
［３］前記散気時間ｔ１が下記式を満たすものであり、濾過停止から濾過開始までの間に散気ユニットを切り換える、［１］または［２］に記載の被処理水の濾過方法。
ｔ１＝（濾過時間ｔ２＋濾過停止時間ｔ３）／ｎａ
（式中、ｎａは２以上の偶数であり；濾過時間ｔ２とは、濾過開始から濾過停止までの時間を意味し；濾過停止時間ｔ３とは、濾過停止から再び濾過を開始するまでの時間を意味する。）
［４］前記散気時間ｔ１が下記式を満たすものである、［１］または［２］に記載の被処理水の濾過方法。
ｔ１＝（濾過時間ｔ２＋濾過停止時間ｔ３）／ｎｂ
（式中、ｎｂは３以上の奇数であり；濾過時間ｔ２とは、濾過開始から濾過停止までの時間を意味し；濾過停止時間ｔ３とは、濾過停止から再び濾過を開始するまでの時間を意味する。）
［５］前記散気の１サイクル（ここで、散気の１サイクルとは、各散気ユニットにおける前記散気管からの散気開始から、散気停止後に再び散気を開始するまでの時間を意味する。）をそれぞれ１８０秒以上、６００秒以下にする、［１］〜［４］のいずれかに記載の被処理水の濾過方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の被処理水の濾過方法によれば、空気使用量を削減できる上、ブロワの起動・停止やバルブ切り換えの頻度を少なくしても膜を充分に洗浄できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の濾過方法で使用される濾過装置の一例を示す模式図である。
【図２】図１の濾過装置を構成する膜ユニットの一例を示す斜視図である。
【図３】図１の濾過装置を構成する散気装置の一例を示す斜視図である。
【図４】分離膜モジュールと散気管との配置の一例を示す側面図である。
【図５】図３の散気装置における第１散気管と第２散気管の配置を示す上面図である。
【図６】第１散気管または第２散気管に形成された散気孔の位置を示す側面図である。
【図７】散気ユニットの切り換えタイミングにおいて、濾過停止から［０．２５×濾過停止時間ｔ３］の経過時〜濾過停止から［０．７５×濾過停止時間ｔ３］の経過時の間を説明する図である。
【図８】散気ユニットの切り換えタイミングを説明する図である。
【図９】散気ユニットの切り換えタイミングを説明する図である。
【図１０】散気ユニットの切り換えタイミングを説明する図である。
【図１１】分離膜モジュールと散気管との配置の他の例を示す側面図である。
【図１２】散気装置の他の例の一部を示す上面図である。
【図１３】散気装置の他の例の一部を示す側面図である。
【図１４】実施例１，２，３での、濾過経過時間に対する濾過差圧を示すグラフである。
【図１５】実施例４および比較例１，２での、濾過経過時間に対する濾過差圧を示すグラフである。
【図１６】比較例３，４での、濾過経過時間に対する濾過差圧を示すグラフである。
【図１７】比較例５，６での、濾過経過時間に対する濾過差圧を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の好適な実施形態につき詳細に説明するが、本発明は特許請求の範囲内において多様な変更が可能であり、以下の実施形態に限定解釈されるものではない。
【０００９】
（濾過装置）
図１に、本実施形態の濾過方法が適用される濾過装置を示す。この濾過装置１は、汚泥を含む被処理水が溜められた処理槽１０と、処理槽１０内に設置された膜ユニット２０と、膜ユニット２０に散気する散気装置３０と、膜ユニット２０に吸引管４１を介して接続された濾過ポンプ４０と、濾過ポンプ４０を制御する制御装置５０とを備える。
【００１０】
本実施形態における膜ユニット２０は、図２に示すように、多数枚の平板状の分離膜モジュール２１と、分離膜モジュール２１に接続され、分離膜モジュール２１を通過した水を集水する集水ヘッダー管２２とを備える。
各分離膜モジュール２１は、互いに隣接する膜面同士が対向するように、一定間隔で平行に配置されている。各分離膜モジュール２１は、膜面２１ａ１が鉛直方向に沿った複数の膜シート２１ａと、膜シート２１ａの上端を固定する膜シート上端固定部２１ｂと、膜シート２１ａの下端を固定する膜シート下端固定部２１ｃとを有し、各膜シート２１ａの膜面２１ａ１が同一面になるように配置されたものである。
本実施形態における膜シート２１ａは、表面に多数の微細孔が形成された多数本の中空糸膜が互いに平行に配置されて形成されたものである。
中空糸の材質としては、セルロース、ポリオレフィン、ポリスルホン、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、セラミックスなどが挙げられる。
【００１１】
膜ユニット２０においては、集水ヘッダー管２２の内部および膜シート上端固定部２１ｂの内部は中空になっており、且つ各中空糸膜の中空部と連通している。したがって、被処理水が濾過されて中空糸膜の中空部に入った水は、膜シート上端固定部２１ｂの内部を通って集水ヘッダー管２２に集められるようになっている。
【００１２】
散気装置３０は、図１，３に示すように、ブロワ３１と、ブロワ３１に接続され、鉛直方向に沿って各々１本ずつ設けられた第１空気供給管３２および第２空気供給管３３と、第１空気供給管３２の下端に接続され、水平方向に沿って設けられた四角パイプ状の第１空気分岐管３４と、第２空気供給管３３の下端に接続され、水平方向に沿って設けられた四角パイプ状の第２空気分岐管３５と、第１空気分岐管３４に接続された２本以上の直線状の第１散気管３６ａを有する第１散気ユニット３６と、第２空気分岐管３５に接続された２本以上の直線状の第２散気管３７ａを有する第２散気ユニット３７とを備える。
図４，５に示すように、第１散気管３６ａは、第２空気分岐管３５に向かって水平に配置され、第２散気管３７ａは、第１空気分岐管３４に向かって水平に配置されている。第１散気管３６ａと第２散気管３７ａとは交互に且つ一定間隔で平行に配置され、第１散気管３６ａと第２散気管３７ａとの間には間隙Ａが形成されている。本実施形態では、各間隙Ａの直上に分離膜モジュール２１が配置されている。このような配置では、第１散気管３６ａと第２散気管３７ａの合計数が分離膜モジュール２１の数よりも多くなる。
【００１３】
散気装置３０では、図５に示すように、第１散気管３６ａは第１空気分岐管３４、及び第２空気分岐管３５に固定されている。第１散気管３６ａは、それぞれ第１空気分岐管３４の内部同士と連通しているが、第２空気分岐管３５の内部同士とは連通していない。第２散気管３７ａは第１空気分岐管３４、及び第２空気分岐管３５に固定されている。第２散気管３７ａは、それぞれ第２空気分岐管３５の内部同士と連通しているが、第１空気分岐管３４の内部同士とは連通していない。
第１散気管３６ａおよび第２散気管３７ａには、図６に示すように、上方に向かって開口する散気孔３６ｂ，３７ｂがそれぞれ形成されている。散気孔３６ｂ，３７ｂの直径、数は、分離膜モジュール２１の大きさ、種類等に応じて、充分に洗浄できるように適宜選択すればよい。
【００１４】
上記図１，３に示す散気装置３０では、ブロワ３１によって供給された空気が、第１空気供給管３２および第１空気分岐管３４を通って第１散気管３６ａに供給され、第２空気供給管３３および第２空気分岐管３５を通って第２散気管３７ａに供給される。ただし、ブロワ３１から供給された空気は、流路切り換えバルブ３８（３８ａ、及び３８ｂ）（例えば、回転式バルブ、往復式バルブ等）によって、第１空気供給管３２と第２空気供給管３３のいずれか一方のみに供給されるように切り換えられる。したがって、空気は、第１散気管３６ａと第２散気管３７ａとのいずれか一方のみから噴出されるようになっている。
流路切り換えバルブ３８は、図１のように３８ａと３８ｂとの２つのバルブで構成されていてもよく、３８ａと３８ｂとを一つのバルブで構成してもよい。
【００１５】
（濾過方法）
上記濾過装置１を用いた濾過方法では、濾過ポンプ４０を作動させ、吸引管４１を介して吸引して、分離膜モジュール２１の中空糸膜の内部を陰圧とする。中空糸膜の内部を陰圧にすると、被処理水の水は中空糸膜の微細孔を通過するが、微細孔より大きい汚泥等は微細孔を通過しない。したがって、被処理水を濾過することができる。
濾過と同時に、制御装置５０によりブロワ３１を制御し、第１空気供給管３２および第１空気分岐管３４を介して第１散気ユニット３６に空気を供給し、第２空気供給管３３および第２空気分岐管３５を介して第２散気ユニット３７に空気を供給する。ここで、流路切り換えバルブ３８を用いて、第１散気ユニット３６または第２散気ユニット３７から空気を噴出させ、さらに、一定の散気時間ｔ１毎に、空気を噴出させる散気ユニットを切り換える。具体的には、まず、散気時間ｔ１の間、第２散気ユニット３７から空気を噴出させずに第１散気ユニット３６から空気を噴出させた後、第１散気ユニット３６からの空気の噴出を停止し、散気時間ｔ１の間、第２散気ユニット３７から空気を噴出させる。
第１散気ユニット３６または第２散気ユニット３７から空気を噴出すると、気泡が被処理水中を揺れ動きながら浮上する。その際、気泡による気液混合流が分離膜モジュール２１の膜面２１ａ１付近を上昇することによって、膜面２１ａ１に付着した付着物を剥離することができる。
したがって、第１散気ユニット３６と第２散気ユニット３７との切り換えを繰り返すことにより、分離膜モジュール２１の各膜面２１ａ１の両膜面を交互に洗浄する。
【００１６】
本発明において、散気時間ｔ１は９０秒以上、３００秒以下であり、１００秒以上、１８０秒以下であることが好ましい。膜の洗浄性の点からは散気時間ｔ１は小さいほど好ましいが、９０秒未満であると、流路切り換えバルブ３８の動作回数が１日あたり９６０回以上にもなってしまい、流路切り換えバルブ３８が損傷しやすくなる。また、散気時間ｔ１が９０秒以上であれば、膜シート２１ａの揺動を抑制して損傷を防ぐことができる。一方、散気時間ｔ１が３００秒以下であれば、膜面２１ａを充分に洗浄できるが、３００秒を越えると、濾過差圧上昇率の上昇が見られる傾向がみられ、安定な運転に支障をきたす場合が生じる恐れがある。
【００１７】
通常、第１散気ユニット３６および第２散気ユニット３７のいずれか一つが散気することによって、散気装置３０が連続的に散気することが好ましいが、第１散気ユニット３６および第２散気ユニット３７の両方が散気を一時的に停止してもよい。しかし、散気を停止した状態での濾過時間が３００秒を越えると、膜面２１ａ１への汚泥付着量が多くなるため、散気を再開しても付着した汚泥を除去することが困難となり、濾過差圧を上昇させるおそれがある。
各散気の１サイクル（ここで、散気の１サイクルとは、各散気ユニットにおける散気管からの散気開始から散気停止後に再び散気を開始するまでの時間をいう。）、すなわち、１回の散気時間ｔ１と前記１回の散気に連続して行われる散気停止時間との和は１８０秒以上、６００秒以下であることが流路切り換えバルブの耐久性及び濾過差圧の面から好ましく、２００秒以上、３６０秒以下であることが、より好ましい。
【００１８】
上記濾過処理では濾過ポンプ４０を間欠的に作動させて一時的に濾過を停止させる。ここで、濾過時間ｔ２とは、被処理水を濾過している時間を意味する。
濾過時間ｔ２は３０分以下が好ましく、５分以上、２０分以下がより好ましい。濾過時間ｔ２が３０分以下であると、膜面２１ａ１への汚泥付着および微細孔の閉塞が進行しにくいため、濾過停止時の洗浄により、膜面２１ａ１に付着した汚泥をより容易に剥離できる。
ここで、濾過停止時間においては、洗浄用水による逆洗浄を定期的に実施してもよい。
逆洗浄とは、分離膜モジュールの２次側から１次側に洗浄用水を通水することにより膜面や膜内部を洗浄することをいう。洗浄用水は、濾過水や水道水であってもよい。あるいは、次亜塩素酸ナトリウムなどの酸化剤を含む溶液であってもよい。
さらに、逆洗浄の頻度及び洗浄用水量は、濾過運転時のフラックスや差圧上昇から任意に設定すれば良い。濾過停止時間ｔ３とは、濾過を停止している時間を意味する。
濾過停止時間ｔ３は５秒以上、６００秒以下が好ましく、１０秒以上、３００秒以下がより好ましい。濾過停止時間ｔ３が５秒以上であれば、濾過停止時に膜面２１ａ１に付着した汚泥を剥離する時間を充分に確保でき、洗浄性がより高くなる。濾過停止時間ｔ３が長いほど、洗浄性はより高くなるが、濾過停止時間ｔ３が長くなると、１日当りの処理量が低下する。そのことから、濾過停止時間ｔ３は６００秒以下であることが好ましい。
【００１９】
この濾過方法では、濾過停止の間における散気が第１散気ユニット３６および第２散気ユニット３７のいずれか一方のみにならないように、散気時間ｔ１を濾過時間ｔ２および濾過停止時間ｔ３に基づいて設定し、第１散気ユニット３６と第２散気ユニット３７との切り換えを行うことが好ましい。濾過停止の間における散気は特に洗浄性に優れるから、濾過停止の間における散気が、第１散気ユニット３６および第２散気ユニット３７のいずれか一方のみにならないようにすれば、分離膜モジュール２１の両膜面２１ａ１を均一に洗浄できる。
濾過停止の間における散気が第１散気ユニット３６および第２散気ユニット３７のいずれか一方のみにならないようにするためには、具体的には、散気の条件が以下の（ａ）及び（ｂ）から選ばれる少なくとも１つの条件を満たすことが好ましい。
（ａ）散気時間ｔ１が、下記式を満たすものとし、濾過停止から濾過開始までの間に第１散気ユニット３６と第２散気ユニット３７とを切り換える。
ｔ１＝（濾過時間ｔ２＋濾過停止時間ｔ３）／ｎａ
（式中、ｎａは２以上の偶数であり；濾過時間ｔ２とは、濾過開始から濾過停止までの時間を意味し；濾過停止時間ｔ３とは、濾過停止から再び濾過を開始するまでの時間を意味する。）
（ｂ）散気時間ｔ１が、下記式を満たすものとする。
ｔ１＝（濾過時間ｔ２＋濾過停止時間ｔ３）／ｎｂ
（式中、ｎｂは３以上の奇数であり；濾過時間ｔ２とは、濾過開始から濾過停止までの時間を意味し；濾過停止時間ｔ３とは、濾過停止から再び濾過を開始するまでの時間を意味する。）
【００２０】
本明細書中、ｎａは、濾過処理１サイクルにおいて第１散気ユニット３６と第２散気ユニット３７とを奇数回切り換えた場合の回数を表し、ｎｂは、濾過処理１サイクルにおいて第１散気ユニット３６と第２散気ユニット３７とを偶数回切り換えた場合の回数を表す。濾過処理１サイクルとは、濾過開始から、濾過停止後に再び濾過を開始するまでの時間を意味する。
【００２１】
上記（ａ）において、第１散気ユニット３６と第２散気ユニット３７とを切り換えるタイミングは、濾過停止から濾過開始までの間であれば制限されないが、より好ましくは、濾過停止から［０．２５×濾過停止時間ｔ３］の経過時〜濾過停止から［０．７５×濾過停止時間ｔ３］の経過時の間（図７参照）であり、特に好ましくは、濾過停止から［０．３×濾過停止時間ｔ３］の経過時〜濾過停止から［０．７×濾過停止時間ｔ３］の経過時の間、最も好ましくは、濾過停止から［０．５×濾過停止時間ｔ３］の経過時（図８参照）である。
第１散気ユニット３６と第２散気ユニット３７とを切り換えるタイミングが濾過停止から濾過開始までの間であると、濾過を停止している間に、分離膜モジュール２１の両面を洗浄することができる。すなわち、洗浄効果の高いときに、分離膜モジュール２１の両面を洗浄するため、より洗浄性が高くなる。
また、第１散気ユニット３６と第２散気ユニット３７とを切り換えるタイミングが濾過停止から［０．２５×濾過停止時間ｔ３］の経過時〜濾過停止から［０．７５×濾過停止時間ｔ３］の経過時の間である場合には、濾過を停止している間に、分離膜モジュール２１の各膜面２１ａ１を、少なくとも［０．２５×濾過停止時間ｔ２］の経過時の時間は洗浄することができる。
また、第１散気ユニット３６と第２散気ユニット３７とを切り換えるタイミングが濾過停止から［０．５×濾過停止時間ｔ３］の経過時であり、ｎａが４である場合には、図８に示すように、濾過を停止している間に、すなわち洗浄効果が高くなっている際に、分離膜モジュールの各面を、［０．５×濾過停止時間ｔ３］毎に交互に、第１散気ユニット３６および第２散気ユニット３７により洗浄することができる。このように、濾過を停止している間に、均等に第１散気ユニット３６および第２散気ユニット３７により洗浄した場合には、膜面２１ａ１に汚泥の蓄積をとりわけ抑制できる。
【００２２】
なお、図９に示すように、濾過を停止している間に、必ず一方の散気ユニット（図示例では、第２散気ユニット３７）のみを用いて散気するようにしてもよいが、その場合には、洗浄効果の高いときに、分離膜モジュール２１の一方の膜面２１ａ１のみ洗浄し、他方の膜面２１ａ１を洗浄しないことになる。したがって、他方の膜面２１ａ１の洗浄が不充分になり、汚泥等が蓄積して閉塞し、一方の膜面２１ａ１による濾過の負担が増加して一方の膜面２１ａ１の閉塞を促進するおそれがある。そのため、両膜面２１ａ１が短時間で閉塞するおそれが生じる。
【００２３】
上記（ｂ）の一例を図１０に示す。図１０の例はｎｂ＝５の例である。
図示例のような濾過処理のサイクルと散気のサイクルでは、濾過処理１サイクル目の濾過停止では第１散気ユニット３６により分離膜モジュール２１の一方の膜面２１ａ１を洗浄する。さらに、濾過処理２サイクル目の濾過停止では第２散気ユニット３７により分離膜モジュール２１の他方の膜面２１ａ１を洗浄し、濾過処理３サイクル目の濾過停止時間では再び第１散気ユニット３６により分離膜モジュール２１の一方の膜面２１ａ１を洗浄する。すなわち、濾過処理において、奇数回目の濾過停止時間の際には、第１散気ユニット３６により分離膜モジュールの一方の膜面２１ａ１を洗浄し、偶数回目の濾過停止時間の際には、第２散気ユニット３７により分離膜モジュール２１の他方の膜面２１ａ１を洗浄する。
したがって、濾過を停止している間に、分離膜モジュール２１の各膜面２１ａ１を第１散気ユニット３６および第２散気ユニット３７により均等に洗浄でき、膜面２１ａ１への汚泥蓄積をより抑制できる。
【００２４】
（作用効果）
上記濾過方法では、間欠的に濾過処理するため、一時的に濾過を停止することになる。濾過を停止している間には、膜の内側からの吸引力がなくなるため、膜面２１ａ１に付着した汚泥が剥離しやすい状態になる。そのため、濾過停止時に散気によって洗浄すると、膜面２１ａ１の洗浄性が高くなり、濾過差圧を容易に回復させることができる。
さらに、上記濾過方法では、第１散気ユニット３６による散気と第２散気ユニット３７による散気とを交互に繰り返すことにより、各分離膜モジュール２１を片側の膜面２１ａ１ずつ洗浄することができる。しかも、濾過停止時の散気が第１散気ユニット３６または第２散気ユニット３７に固定されることがない。これにより、両側の膜面２１ａ１を充分に洗浄すると共に膜面２１ａ１の汚泥蓄積を抑制できるため、長期間にわたって膜面２１ａ１を閉塞させずに濾過処理をすることができ、安定した濾過処理を継続することができる。
【００２５】
（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されない。例えば、膜シート２１ａは、中空糸膜が互いに平行に配置されたものに限らず、多数の微細な孔を有する濾過膜を備えたものであれば、例えば、平膜タイプ、管状膜タイプ、袋状膜タイプなどの種々の公知の分離膜を適用することができる。
第１散気管３６ａおよび第２散気管３７ａの散気孔３６ｂ，３７ｂは、下方に向かって開口するように形成されていてもよい。
【００２６】
上記実施形態では、第１散気ユニット３６の第１散気管３６ａと第２散気ユニット３７の第２散気管３７ａとが交互に配置されていたが、この配置に限定されない。例えば、散気装置において最も外側に配置された散気管から噴出した気泡の一部は分離膜モジュール２１から離れてしまい、分離膜モジュールの最も外側の膜面２１ａ１の洗浄が不充分になることがある。そのため、連続的に気泡を噴出するように、散気装置において最も外側に配置された散気管を第１散気ユニット３６および第２散気ユニット３７とは別の散気ユニットにしてもよい。連続的に気泡を噴出すれば、一部の気泡が分離膜モジュール２１から離れても、分離膜モジュールの最も外側の膜面２１ａ１の洗浄性が低下しにくくなる。
また、図１１に示すように、最も外側の第１散気管３６ａ（または第２散気管３７ａ）に第２散気管３７ａ（または第１散気管３６ａ）を隣接配置してもよい。この場合、分離膜モジュール２１の最も外側の膜面２１ａ１には、第１散気管３６ａから噴出された気泡と第２散気管３７ａから噴出された気泡が交互に接するようになる。したがって、最も外側に配置された散気管から気泡を連続的に噴出させるのと同様の効果が得られる。
【００２７】
また、散気装置３０において、図１２，１３に示すように、第１空気供給管３２および第２空気供給管３３は各々２本ずつであってもよい。その場合、２本の第１空気供給管３２の各々に第１空気分岐管３４が接続され、２本の第２空気供給管３３の各々に第２空気分岐管３５が接続されている。また、各第１散気管３６ａの両端は２本の第１空気分岐管３４に接続され、且つ各第１散気管３６ａと各第１空気分岐管３４とは内部同士が連通している。第１散気管３６ａは、第２空気分岐管３５とは内部同士が連通していない。
各第２散気管３７ａの両端は２本の第２空気分岐管３５に接続され、且つ各第２散気管３７ａと各第２空気分岐管３５とは内部同士が連通している。第２散気管３７ａは、第１空気分岐管３４とは内部同士が連通していない。
この散気装置３０では、第１空気供給管３２から供給された空気は、各第１空気分岐管３４を通り、第１散気管３６ａに、その両端側から供給される。第２空気供給管３３から供給された空気は、各第２空気分岐管３５を通り、第２散気管３７ａに、その両端側から供給される。
【００２８】
また、第１空気分岐管３４および第２空気分岐管３５は四角パイプ状でなくてもよく、円筒状などであってもよい。
散気装置３０は、散気ユニットを２つ有していたが、３つ以上有してもよい。
また、散気管は、直線状でなく、例えば、湾曲していてもよいし、屈曲していてもよいし、蛇行していてもよい。また、散気管は互いに平行に配置されていなくてもよい。さらに、散気管は、必ずしも水平に配置されている必要もない。
また、部分的には、互いに隣接する散気管が同じ散気ユニットであってもよい。
【実施例】
【００２９】
＜実施例１＞
実施例１では、図１に示す、処理槽１０と膜ユニット２０と散気装置３０と濾過ポンプ４０と制御装置５０とを備える濾過装置１を用いた。
ここで、膜ユニット２０としては、膜面が鉛直方向に沿った１１枚の平板状の分離膜モジュールと、分離膜モジュールに取り付けられた集水ヘッダー管とを備えたものを用いた。分離膜モジュールとしては、平均孔径０．４μｍの精密濾過用ポリフッ化ビニリデン中空糸膜を高さ２ｍ、幅１．２ｍのスクリーン状に展開固定した中空糸膜モジュール（三菱レイヨン（株）製ステラポアーＳＡＤＦ）であり、互いに隣接する膜面同士が対向するように、一定間隔（モジュール間の中心間隔：４．５ｃｍ）で平行に配置されたものを用いた。
また、分離膜モジュール２１は、図４に示すように、下記の第１散気管３６ａと第２散気管３７ａとの間の直上に配置した。分離膜モジュール２１の底面と第１散気管３６ａおよび第２散気管３７ａとの高低差は１５０ｍｍとした。
散気装置３０としては、図３，５に示す、第１空気供給管３２および第２空気供給管３３と第１空気分岐管３４と第２空気分岐管３５と第１散気ユニット３６と第２散気ユニット３７とを備えるものを用いた。第１散気ユニット３６は６本の第１散気管３６ａを有し、第２散気ユニット３７は６本の第２散気管３７ａを有するものを用いた。
第１散気管３６ａおよび第２散気管３７ａとしては、内径２０mm、長さ１２０ｃｍのステンレス製パイプで、上方に向かった開口した孔径４ｍｍの散気孔３６ｂ，３７ｂが５０mm間隔で２２個形成されたものを用いた。【００３０】
処理槽１０に、固形分濃度ＭＬＳＳが８，０００〜１０，０００ｍｇ／Ｌの間に制御された被処理水を供給した。
次いで、濾過ポンプ４０を間欠的に作動させて、間欠的に濾過処理を行った。その際、濾過流速ＬＶ＝０．８ｍ３／ｍ２／ｄ、濾過時間ｔ２を４２０秒、濾過停止時間ｔ３を６０秒とした。
また、制御装置５０によりブロワ３１を制御し、第１空気供給管３２および第１空気分岐管３４を介して第１散気ユニット３６に空気を供給し、第２空気供給管３３および第２空気分岐管３５を介して第２散気ユニット３７に空気を供給した。ここで、流路切り換えバルブ３８による流路切り換えによって、第１散気ユニット３６または第２散気ユニット３７から空気を噴出させ、さらに、一定の散気時間ｔ１毎に、空気を噴出させる散気ユニットを切り換えた。この第１散気ユニット３６と第２散気ユニット３７との切り換えを繰り返して、分離膜モジュール２１の各膜面２１ａ１を交互に洗浄した。
各散気管３６ａ，３７ａには１３０Ｌ／分の流量で空気を供給した。１つの散気ユニット３６，３７は６本の散気管３６ａ，３７ａを有するため、一つの散気ユニット３６，３７について７８０Ｌ／分の流量で空気を供給した。また、散気時間ｔ１を９０秒とした。
本例における曝気倍率は５．１であった。なお、曝気倍率とは、単位時間あたりの空気供給量を、単位時間あたりの濾過処理水量で除した値を意味する。
上記条件にて、２８日間、被処理水を濾過し、その際、濾過差圧を測定した。濾過差圧の経時的変化を図１４の期間１に示す。なお、図１４の横軸は経過日数Ｄ（日）、縦軸は濾過差圧ＴＭＰ（ｋＰａ）である。
本例中における平均の濾過差圧上昇率は０．１６ｋＰａ／日で、濾過差圧はほぼ一定であり、安定した濾過が可能であった。また、濾過終了後に、分離膜モジュール２１の膜面２１ａ１を目視により観察したところ、膜面２１ａ１への汚泥付着は確認されなかった。
平均の濾過差圧上昇率は、下記式から算出される値を表す。 
平均の濾過差圧上昇率＝{［試験終了時の膜間差圧（ｋPa）］−［試験開始時の膜間差圧（ｋPa）］}／試験期間（日数）【００３１】
＜実施例２＞
濾過時間ｔ２を４２０秒、濾過停止時間ｔ３を６０秒とし、散気時間ｔ１を（ｔ２＋ｔ３）／４＝１２０秒としたこと以外は実施例１と同様に被処理水を濾過した。
上記条件にて、２６日間、被処理水を濾過し、その際、濾過差圧を測定した。濾過差圧の経時的変化を図１４の期間２に示す。
本例中における平均の濾過差圧上昇率は０．１４ｋＰａ／日で、濾過差圧はほぼ一定であり、安定した濾過が可能であった。また、濾過終了後に、分離膜モジュール２１の膜面２１ａ１を目視により観察したところ、膜面２１ａ１への汚泥付着は確認されなかった。【００３２】
＜実施例３＞
濾過停止から濾過停止時間ｔ３の１／２経過後（すなわち濾過停止から３０秒後）に散気ユニットを切り換えたこと以外は実施例２と同様に被処理水を濾過した。
上記条件にて、２１日間、被処理水を濾過し、その際、濾過差圧を測定した。濾過差圧の経時的変化を図１４の期間３に示す。
本例中における平均の濾過差圧上昇率は０．０８ｋＰａ／日で、濾過差圧はほぼ一定であり、安定した濾過が可能であった。また、濾過終了後に、分離膜モジュール２１の膜面２１ａ１を目視により観察したところ、膜面２１ａ１への汚泥付着は確認されなかった。【００３３】
＜比較例１＞
散気時間ｔ１毎に第１散気ユニット３６と第２散気ユニット３７とを切り換えず、第１散気管３６ａおよび第２散気管３７ａの両方から空気を連続的に噴出させたこと以外は実施例１と同様に被処理水を濾過した。
すなわち、本例における曝気倍率は１０．２であった。
上記条件にて、４５日間、被処理水を濾過し、その際、濾過差圧を測定した。濾過差圧の経時的変化を図１６の期間４に示す。
本例中における平均の濾過差圧上昇率は０．１３ｋＰａ／日で、濾過差圧はほぼ一定であり、安定した濾過が可能であった。また、濾過終了後に、分離膜モジュール２１の膜面２１ａ１を目視により観察したところ、膜面２１ａ１への汚泥付着は確認されなかった。【００３４】
＜比較例２＞
散気時間ｔ１毎に第１散気ユニット３６と第２散気ユニット３７とを切り換えず、第１散気管３６ａおよび第２散気管３７ａの両方から空気を連続的に噴出させたこと、および各散気管への空気供給量を６５L/minとしたこと、以外は実施例１と同様に被処理水を濾過した。
すなわち、本例における曝気倍率は５．１であった。
上記条件にて、１２日間、被処理水を濾過し、その際、濾過差圧を測定した。濾過差圧の経時的変化を図１６の期間５に示す。
本例では、初期の濾過差圧が９．３ｋＰａで、１２日後の濾過差圧が２５．４ｋＰａであった。
本例中における平均の濾過差圧上昇率は１．３kPa/日であり、安定した濾過ができなかった。また、濾過終了後に、分離膜モジュール２１の膜面２１ａ１を目視により観察したところ、膜面２１ａ１への汚泥付着が確認された。【００３５】
＜実施例４＞
実施例４では、図１に示す、処理槽１０と膜ユニット２０と散気装置３０と濾過ポンプ４０と制御装置５０とを備える濾過装置１を用いた。
ここで、膜ユニット２０としては、膜面が鉛直方向に沿った５枚の平板状の分離膜モジュールと、分離膜モジュールに取り付けられた集水ヘッダー管とを備えたものを用いた。分離膜モジュールとしては、平均孔径０．４μｍの精密濾過用ポリフッ化ビニリデン中空糸膜を高さ１ｍ、幅０．６ｍのスクリーン状に展開固定した中空糸膜モジュール（三菱レイヨン（株）製ステラポアーＳＡＤＦ）であり、互いに隣接する膜面同士が対向するように、一定間隔（モジュール間の中心間隔：４．５ｃｍ）で平行に配置されたものを用いた。
また、分離膜モジュール２１は、図４に示すように、下記の第１散気管３６ａと第２散気管３７ａとの間の直上に配置した。分離膜モジュール２１の底面と第１散気管３６ａおよび第２散気管３７ａとの高低差は１５０ｍｍとした。
散気装置３０としては、図３，図５に示す、第１空気供給管３２、第２空気供給管３３、第１空気分岐管３４、第２空気分岐管３５、第１散気ユニット３６、及び第２散気ユニット３７を備えるものを用いた。第１散気ユニット３６は３本の第１散気管３６ａを有し、第２散気ユニット３７は３本の第２散気管３７ａを有するものを用いた。
第１散気管３６ａおよび第２散気管３７ａとしては、内径２０mm、長さ６０ｃｍのポリ塩化ビニル製パイプであり、上方に向かった開口した孔径４ｍｍの散気孔３６ｂ，３７ｂが５０mm間隔で１０個形成されたものを用いた。【００３６】
処理槽１０に、固形分濃度ＭＬＳＳが１０，０００〜１２０，０００ｍｇ／Ｌの間に制御された被処理水を供給した。
次いで、濾過ポンプ４０を間欠的に作動させて、間欠的に濾過処理を行った。その際、濾過流速ＬＶ＝０．８ｍ３／ｍ２／ｄ、濾過時間ｔ２を４２０秒、濾過停止時間ｔ３を６０秒とした。
また、制御装置５０によりブロワ３１を制御し、第１空気供給管３２および第１空気分岐管３４を介して第１散気ユニット３６に空気を供給し、第２空気供給管３３および第２空気分岐管３５を介して第２散気ユニット３７に空気を供給した。ここで、流路切り換えバルブによる流路切り換えによって、第１散気ユニット３６または第２散気ユニット３７から空気を噴出させ、さらに、一定の散気時間ｔ１毎に、空気を噴出させる散気ユニットを切り換える。この第１散気ユニット３６と第２散気ユニット３７との切り換えを繰り返して、分離膜モジュール２１の各膜面２１ａ１を交互に洗浄した。
各散気管３６ａ，３７ａには６０Ｌ／分の流量で供給した。１つの散気ユニット３６，３７は３本の散気管３６ａ，３７ａを有するため、一つの散気ユニット３６，３７について１８０Ｌ／分の流量で空気を供給した。また、散気時間ｔ１を１６０秒とした。
本例における曝気倍率は２１．６であった。
上記条件にて、１２日間、被処理水を濾過し、その際、濾過差圧を測定した。濾過差圧の経時的変化を図１５に示す。なお、図１５の横軸は経過日数Ｄ（日）、縦軸は濾過差圧ＴＭＰ（ｋＰａ）である。
本例では、初期の濾過差圧が３．５ｋＰａで、１２日後の濾過差圧が６．８ｋＰａであった。
本例中における平均の濾過差圧上昇率は０．２８ｋＰａ／日であり、安定した濾過が可能であった。また、濾過終了後に、分離膜モジュール２１の膜面２１ａ１を目視により観察したところ、膜面２１ａ１への汚泥付着は確認されなかった。【００３７】
＜比較例３＞
散気時間ｔ１毎に第１散気ユニット３６と第２散気ユニット３７とを切り換えず、第１散気管３６ａおよび第２散気管３７ａの両方から空気を連続的に噴出させたこと以外は実施例４と同様に被処理水を濾過した。
すなわち、各散気管に３０Ｌ／分の空気を供給した。
本例における曝気倍率は２１．６であった。
上記条件にて、１０日間、被処理水を濾過し、その際、濾過差圧を測定した。濾過差圧の経時的変化を図１５に示す。
本例では、初期の濾過差圧が３．８ｋＰａで、１０日後の濾過差圧が２９．８ｋＰａであった。
本例中における平均の濾過差圧上昇率は２．６ｋＰa/日と高い値であり、安定した濾過ができなかった。また、濾過終了後に、分離膜モジュール２１の膜面２１ａ１を目視により観察したところ、膜面２１ａ１への汚泥付着が確認された。【００３８】
＜比較例４＞
各散気管に６０Ｌ／分の空気を供給したこと以外は実施例４と同様に被処理水を濾過した。
本例における曝気倍率は４３．２であった。
上記条件にて、１０日間、被処理水を濾過し、その際、濾過差圧を測定した。濾過差圧の経時的変化を図１５に示す。
本例では、初期の濾過差圧が３．８ｋＰａで、１０日後の濾過差圧が２１．１ｋＰａであった。
本例中における平均の濾過差圧上昇率は、１．７ｋＰa/日と高い値であり、安定した濾過ができなかった。また、濾過終了後に、分離膜モジュール２１の膜面２１ａ１を目視により観察したところ、膜面２１ａ１への汚泥付着が確認された。【００３９】
＜比較例５＞
ｔ１を６００秒としたこと以外は実施例４と同様に被処理水を濾過した。
上記条件にて、１０日間、被処理水を濾過し、その際、濾過差圧を測定した。濾過差圧の経時的変化を図１７（期間６）に示す。
本例では、初期の濾過差圧が３．５ｋＰａで、１０日後の濾過差圧が７．９ｋＰａであった。本例中における平均の濾過差圧上昇率は０．４４ｋＰａ／日と、比較的高い値となり、安定した運転ができなかった。
また、濾過終了後に、分離膜モジュール２１の膜面２１ａ１を目視により観察したところ、膜面２１ａ１への汚泥付着が僅かであるが確認された。【００４０】
＜比較例６＞
ｔ１を７２０秒としたこと以外は実施例４と同様に被処理水を濾過した。
上記条件にて、４日間、被処理水を濾過し、その際、濾過差圧を測定した。濾過差圧の経時的変化を図１７（期間７）に示す。
本例では、初期の濾過差圧が１０．７ｋＰａで、４日後の濾過差圧が２４．１ｋＰａであった。
本例中における平均の濾過差圧上昇率は3.4ｋPa/日と高い値であり、安定した濾過ができなかった。
また、濾過終了後に、分離膜モジュール２１の膜面２１ａ１を目視により観察したところ、膜面２１ａ１への汚泥付着が確認された。【００４１】
実施例１〜４、及び比較例１〜６の結果を表１に示す。【００４２】
【表１】
2011114897.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の被処理水の濾過方法によれば、空気使用量を削減できる上、ブロワの起動・停止やバルブ切り換えの頻度を少なくしなくても膜を充分に洗浄できる。
【符号の説明】
【００４４】
１  濾過装置
１０  処理槽
２０  膜ユニット
２１  分離膜モジュール
２１ａ  膜シート
２１ａ１  膜面
２１ｂ  膜シート上端固定部
２１ｃ  膜シート下端固定部
２２  集水ヘッダー管
３０  散気装置
３１  ブロワ
３２  第１空気供給管
３３  第２空気供給管
３４  第１空気分岐管
３５  第２空気分岐管
３６  第１散気ユニット
３６ａ  第１散気管
３７  第２散気ユニット
３７ａ  第２散気管
４０  濾過ポンプ
４１  吸引管
５０  制御装置
【図１】
2011114897.tif 000004
【図２】
2011114897.tif 000005
【図３】
2011114897.tif 000006
【図４】
2011114897.tif 000007
【図５】
2011114897.tif 000008
【図６】
2011114897.tif 000009
【図７】
2011114897.tif 000010
【図８】
2011114897.tif 000011
【図９】
2011114897.tif 000012
【図１０】
2011114897.tif 000013
【図１１】
2011114897.tif 000014
【図１２】
2011114897.tif 000015
【図１３】
2011114897.tif 000016
【図１４】
2011114897.tif 000017
【図１５】
2011114897.tif 000018
【図１６】
2011114897.tif 000019
【図１７】
2011114897.tif 000020
【国際調査報告】
2011114897.tif 000021
2011114897.tif 000022
2011114897.tif 000023
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